植物生物学课件-第四章根

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1、1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,形态/功能/初生构造/次生构造/侧根,第四章 根,16,第一节 根的功能,固着、支持 吸收、输导 合成、分泌 贮藏、繁殖、呼吸、攀缘,17,第二节 根的形态,根的类型 根系的类型,1.定根 主根： 侧根： 2.不定根,直根系 须根系,18,主根,种子萌发时，胚根长成主根。,19,根产生的各级大小分支，称为侧根。,20,由茎、叶、老根或胚轴上产生的根，其发生位置不固定-不定根,不定根,小麦主根及胚轴上产生的根,21,玉米:支柱根,红树:呼吸根,22,Prunella vulgaris,23,用于无性繁殖,24,根系的类型,1

2、.直根系 有明显而发达的主根，主根上再生出各级侧根，这种根系称为直根系。 裸子植物和绝大多数双子叶植物根系。,25,2. 须根系 主根生长缓慢或停止，主要由不定根组成的根系，称为须根系。 大多数单子叶植物根系的特征。,26,第三节 根的初生生长与初生构造,根尖和根的初生生长 根的初生构造,27,1 根尖 从着生根毛处的上限到顶端的一段，称为根尖, 总长约15cm.,28,成熟区,伸长区,分生区,根冠,根 尖 的 分 区,29,根冠 是位于根尖最前端的由薄壁细胞组成的帽状结构，保护着被其包围的分生区。 分泌粘液 脱落补充稳定,外层细胞排列疏松,30,根冠细胞内有平衡石-造粉体。,根冠与根生长时的

3、向地性有关,31,分生区 是位于根冠内方的顶端分生组织,是分裂产生新细胞的部位。,分裂的细胞 1少部分补充到根冠，以补偿根冠因受损伤而脱落的细胞； 2向后衍生的细胞进一步伸长、分化，转变为伸长区 3同时，仍有一部分分生细胞保持分生区的体积和功能。,32,原分生组织：由原始细胞及其最初衍生的细胞构成，分 化少。,初生分生组织：由原分生组织衍生的细胞组成，细胞出 现了初步分化。,分生区包括原分生组织和初生分生组织,33,34,35,小麦根尖: 示分生区,原分生组织,36,在有些植物根尖的原分生组织中心，有一群分裂活动甚弱的细胞群，其DNA和RNA及蛋白质的含量都较低，线粒体、内质网、高尔基体等细胞

4、器也较少，形成了一个不活动的细胞区域，该区域被称为静止中心(quiescent center) 。,37,玉米,38,伸长区 伸长区位于分生区的后方，其细胞分裂活动逐渐减弱，细胞纵向伸长， 细胞体积增大，液泡化程度加强，细胞质成一薄层位于细胞的边缘部位，因此外观上较为透明，可与生长点相区别。,39,在伸长区的后端，相继分化出原生韧皮部的筛管和原生木质部的导管。 此区是初生分生组织向成熟区初生结构的过渡区。,40,根的伸长是分生区细胞的分裂、增大和伸长区细胞的延伸共同活动的结果，特别是伸长区细胞的伸长，使根尖不断向土壤深处推进，使根不断转移到新的环境，吸取更多的营养物质。,41,根毛区 根毛区由

5、伸长区细胞进一步分化形成。 该区的细胞停止伸长，已分化为各种成熟组织，故亦称为成熟区。 根毛的存在大大增加了吸收表面，显然该区是根部行使吸收作用的主要部位。,42,根毛是表皮细胞外壁向外突出形成的顶端封闭的管状结构 成熟的根毛 长约0.510mm， 直径517m。 根毛的寿命一般为23周或更短,根 毛,表皮细胞,43,一个立体的细胞可以有两两相对的6个壁，即横向壁、径向壁和切向壁各两个。,44,分生组织细胞的分裂方向：,切向分裂（平周分裂） 径向分裂（垂周分裂） 横向分裂,45,横向分裂,细胞的分裂方向有三种,46,径向分裂,切向分裂,47,48,2 根的初生构造,根的初生生长是由根尖的顶端分

6、生组织经过分裂、生长、分化发展而来，又称为根的伸长生长。 初生生长产生的各种组织，都属于初生组织，它们组成根的初生结构。 根的初生结构位于根毛区，它由多种组织构成。,49,双子叶植物根的初生结构： 分为表皮、皮层、维管柱三个基本部分。,表皮,皮层,50,双子叶植物根的初生构造（毛茛）,a,b,c,51,1.表皮 成熟区最外面的一层生活细胞， 由原表皮发育而来。 细胞整体近似长方体形，排列紧密、整齐。 细胞壁薄，由纤维素和果胶质构成，水和溶质可以自由通过。 外壁缺乏或仅有一薄层的角质膜，无气孔。,52,许多表皮细胞向外突出形成根毛，扩大了根的吸收面积。,53,根的表皮一般由一层活细胞构成,但是也

7、有植物的根表皮由多层死细胞构成,称为根被.,54,2.皮层 位于表皮之内维管柱之外的多层薄壁细胞， 由基本分生组织分化而来。 在初生根中占很大比例。,55,皮层是水分和溶质从根毛到维管柱的横向输导途径， 又是贮藏营养物质和通气的部分， 一些水生和湿生植物还在皮层中发育出气腔、通气道等。 另外，皮层还是根进行合成、分泌等作用的主要场所。,56,皮层中靠近表皮的一至数层细胞较小，排列紧密，称为外皮层 在根发育后期常形成栓化的厚壁组织，替代表皮行保护作用,57,根皮层最内方有一层形态结构和功能都较特殊的细胞，称为内皮层。,58,凯氏带:双子叶植物根的内皮层细胞的径向壁和上下横壁有带状的木质化和栓质化

8、加厚区域，称为凯氏带。,凯氏带,59,在横切面上，凯氏带在相邻细胞的径向壁上呈点状，叫凯氏点。,60,61,62,初期的凯氏带是由木质和脂类物质组成，后期又加入栓质，这几种物质的沉积连续地穿过胞间层和初生壁。 位于凯氏带处的质膜较厚而平滑，紧贴于凯氏带上。,63,细胞膜,空隙,质壁分离时亦不分开。,64,质壁分离的凯氏带（点）,65,共质体运输和质外体运输,66,内皮层意义： 它阻断了皮层与中柱间的质外体运输途径，使进入中柱的溶质只能通过其原生质体（共质体运输），使根能进行选择性吸收， 同时防止中柱里的溶质倒流至皮层，以维持维管组织中的流体静压力，使水和溶质源源不断地进入导管。,67,水分经过

9、内皮层时只能进行共质体运输,68,3.维管柱 又称中柱，为内皮层以内的柱状部分，由原形成层分化而来。 包括中柱鞘、初生木质部、初生韧皮部和薄壁组织四部分。,69,皮层,70,(1)中柱鞘 中柱的最外部，与内皮层毗连，由一或数层薄壁细胞组成。 有潜在分裂能力，能分裂分化形成侧根、不定根、不定芽、部分维管形成层和木栓形成层等。,71,皮层,72,(2)初生木质部 在中柱鞘内方，呈束状与初生韧皮部束相间排列。 主要细胞成分是导管。,73,74,根初生木质部在分化过程中是由外向内呈向心式逐渐成熟的，这种分化方式称为外始式。,原生木质部外方，先分化成熟，具管腔较小的环纹和螺纹导管。 后生木质部内方，较晚

10、分化成熟，管腔较大的梯纹、网纹和孔纹导管。,初生木质部,75,后生木质部,原生木质部,原生木质部,76,双子叶植物根的初生构造（毛茛）,A,B,外始式发育使初生木质部整体呈辐射状，尖端的原生木质部导管与中柱鞘相接，利于从皮层输入的溶液迅速进入导管运向地上部分。,77,原生木质部束数因植物而异，双子叶植物一般为26束，分别称为二原型、三原型、四原型,78,(3)初生韧皮部 位于初生木质部辐射角之间，束数与初生木质部相同。 发育方式与初生木质部一样，也为外始式，即原生韧皮部在外，后生韧皮部在内 原生韧皮部通常缺少伴胞，而后生韧皮部主要由筛管与伴胞组成。,79,初生韧皮部,80,(4)薄壁细胞 在初

11、生木质部与初生韧皮部之间有一层到几层细胞，是原形成层保留的细胞，将来成为形成层的组成部分。,81,82,83,大多数双子叶植物根后生木质部分化到根中央 极少数双子叶植物中柱中央由于后生木质部没有继续向中心分化，而形成由薄壁组织构成的髓。,84,85,禾本科植物属于单子叶植物，其基本结构与双子叶植物一样，亦分为表皮、皮层、维管柱 (中柱)三个基本部分。,禾本科植物根的结构特点,86,但禾本科植物根在下列几方面有其特点： 1.在植物一生中只具初生结构，没有次生结构 一般不再进行次生的增粗生长，即不形成次生分生组织。 2. 外皮层，在根发育后期常形成栓化的厚壁组织，替代表皮行保护作用。,87,外皮层

12、,88,89,3. 内皮层的大部分细胞在发育后期其细胞壁呈五面加厚(除外切向壁) ，在横切面上，增厚的部分成马蹄铁形。,90,通道细胞：禾本科植物根内皮层的大部分细胞在发育后期其细胞壁常呈五面加厚，少数正对原生木质部的内皮层细胞保持薄壁的状态这种薄壁的细胞称为通道细胞。 它们是皮层与中柱之间物质转移的通道。,91,92,4.初生木质部一般为多原型，常为7原型以上。 初生韧皮部与原生木质部相间排列。,a,b,c,d,93,后生木质部导管,初生韧皮部,原生木质部,？,94,5.中柱鞘在根发育后期常部分(如玉米)或全部(如水稻)木化。 6.维管柱中央有发达的髓，由薄壁细胞组成，可以贮藏营养物质；有的

13、植物种类，如水稻等发育后期髓可成为木质化厚壁组织。,95,第四节 根的次生生长与次生构造,双子叶植物和裸子植物形成次生结构。 根次生生长是根的次生分生组织活动的结果。 次生生长使根不断增粗。 单子叶植物的根一般，不形成次生结构，不加粗。,96,次生分生组织 包括维管形成层a和木栓形成层b， 前者不断向两侧添加维管组织， 后者形成周皮。,97,成熟区后部 进行次生生长,98,双子叶植物老根横切面,椴树老根(Tilia sp.),99,维管形成层的产生及其活动,维管形成层又可简称为形成层，由1初生木质部和初生韧皮部之间的薄壁细胞和2正对木质部辐射角的中柱鞘细胞恢复分裂能力而产生。,1,2,100,

14、中柱鞘,木栓形成层,101,使条状的维管形成层片段相互连接成一圈，形成波浪式的形成层环，完全包围了中央的木质部。,波浪式形成层环,102,?,?,103,104,波浪式形成层环,105,以后由于位于韧皮部内侧的维管形成层部分分裂快，向内产生的次生木质部细胞数量较多，把凹陷处的形成层环向外推移，形成形成层圆环。,106,107,维管形成层的活动： 主要进行平周分裂， 向内形成次生木质部，加在初生木质部的外方， 向外形成次生韧皮部，加在初生韧皮部的内方。,108,形成层向外产生的次生韧皮部包括筛管、伴胞、韧皮薄壁细胞和较少的韧皮纤维； 向内产生的次生木质部包括导管、管胞、木纤维和木薄壁细胞。,10

15、9,另外一部分由形成层产生的薄壁细胞沿径向呈放射状排列，贯穿于次生维管组织中，称维管射线。 包括木射线和 韧皮射线。,a,b,射线主要起横向输导作用和贮藏功能。,110,随着根的次生生长，其直径逐渐增粗，但呈辐射状态的初生木质部则仍然保留于根的最中心，这是区分老根和老茎的标志之一 。,椴树老茎,111,木栓形成层的产生及其活动,当形成层不断产生次生维管结构使中柱愈来愈粗，外围的皮层和表皮经受其压力与张力时，常因不能进行相应的径向扩展而破裂脱落。 中柱鞘细胞可以通过脱分化，而形成木栓形成层。,112,木栓形成层的活动： 向外分裂产生多层木栓细胞，称为木栓层； 向内产生少数几层薄壁细胞，称为栓内层

16、。 这三种组织组成了周皮。,木栓层-多层死细胞,保护作用 木形成栓层-1层细胞，侧生分生组织。 栓内层-1-2层生活细胞,113,椴树老根,在多年生的根中，木栓形成层每年重新发生。由次生韧皮部中的部分薄壁细胞发生。,114,双子叶植物老根横切面,根的次生结构， 自外而内依次为： 1 周皮：木栓层、木栓形成层、栓内层 2（成束的初生韧皮部） 3 次生韧皮部(含韧皮射线) 4 维管形成层 5 次生木质部(含木射线) 6（辐射状的初生木质部则仍保留在根的中央）,115,双子叶植物根中组织分化的过程114页图,原表皮,基本分生组织,原形成层,116,117,根的次生结构特点,次生维管组织内，次生木质部居内，次生韧皮部居外，相对排